混合动力轿车发动机起停瞬态动力响应的研究

摘要

混合动力汽车的动力传动系统在结构上必然存在油、电动力的分流与合成，特别是发动机瞬间起动或关停，突加的外激励通过复杂的传动系统，会引起车辆的振动噪声问题。为了达到节能减排的目的，混合动力汽车在不同路况下会选择性的起动或停止发动机，这一过程带来的整车振动并不是驾驶员所期望的，因此对乘坐舒适性有不可忽视的影响。因此，研究混合动力汽车的发动机起停瞬态响应，对进一步完善混合动力汽车性能和提高市场竞争力具有重要的理论意义和工程价值。
　　为了研究混合动力汽车发动机起停激励下的瞬态动力响应，本文先对发动机的激振源作了分析，包括发动机的泵气阻力、惯性阻力以及燃烧力矩；然后以此为基础，在ADAMS中建立了完整的发动机仿真模型。进一步在ADAMS中，分别建立了包括混合动力合成器在内的传动系、动力总成悬置以及整车悬架系统的数字化仿真模型。根据分析整车振动的十三自由度模型理论，验证了整车动力学建模的准确性。
　　在考虑行星轮系以及齿轮啮合刚度的基础上，建立了完整的传动系统的扭转振动力学模型，经过分析与计算，找出了发动机起停激励影响整车舒适性的主要低频共振模态。同时，以传动系的模态分析为依据，通过比较分析，简化了传动系模型，分别建立了三质量和两质量的传动系模型，对简化模型进行模态分析，验证了传动系统的振动模态与完整传动系统低频模态相吻合。
　　为了利用ADAMS中的整车动力学模型进行闭环控制的动力响应联合仿真，应用MATLAB/SIMULINK建立了行星轮系扭矩分配的控制模型。在联合仿真模型中，发动机起、停过程的扭振波动作为系统激励，大、小电机作为执行元件实施扭矩协调控制，从激振源和传递路径两种途径着手，取得了缓解发动机起、停过程中整车纵向、垂向和侧向振动的效果。联合仿真结果表明，直接采用大、小驱动电机对传动系统施加扭矩协调控制，可以有效抑制混合动力轿车发动机起停过程中的整车振动。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2混合动力汽车发动机起停振动研究现状

1.3论文的主要内容

第二章 混合动力车辆动力学建模

2.1发动机激励计算

2.2 ADAMS模型介绍

2.3 整车模型的分析及验证

2.4 本章小结

第三章车辆传动系扭转振动分析及简化

3.1传动系统扭转振动分析

3.2 传动系统的简化

3.3 本章小结

第四章 基于ADAMS与MATLAB/SIMULINK的联合仿真

4.1 ADAMS与MATLAB/SIMULINK的联合仿真

4.2发动机起停仿真结果

4.3发动机不平衡扭矩补偿

4.4传动系扭转振动控制

4.6 本章小结

第五章 全文总结及展望

5.1全文总结

5.2主要工作与创新点

5.3研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文